TW202300663A - 高爐爐壁監測方法與系統 - Google Patents
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Abstract
一種高爐爐壁監測方法與系統。此高爐爐壁監測系統包含溫度感測器與高爐程控系統。高爐程控系統電性連接至溫度感測器，並進行高爐爐壁監測方法。高爐爐壁監測方法包含：從溫度感測器接收爐壁溫度資料，爐壁溫度資料係一對一地對應至高爐爐壁區段；根據爐壁溫度資料來計算出高爐爐壁區段所對應之結塊厚度值；判斷結塊厚度值之一者是否大於一預設厚度閥值；當結塊厚度值之一者大於預設厚度閥值時，計算結塊厚度值大於預設厚度閥值之持續時間，並判斷持續時間是否大於預設持續時間閥值；以及當持續時間大於預設持續時間閥值時，發出警示訊息。
Description
本發明是有關於一種高爐爐壁監測方法與系統。特別是有關於高爐爐壁結塊之監測方法與系統。
一般而言，在高爐煉鐵的過程中，高爐爐壁上可能會有結塊產生。以學理上來講，爐壁結塊是爐內鹼金屬之循環與沉積所造成。鹼金屬通常以矽酸鹽複合物存於礦料以及焦炭灰份中。當爐料到達1500℃的高溫區時才會分解，而此時大部分的鹼金屬氧化物會融入渣中，少部分鹼金屬蒸氣隨著氣流上升，接觸到溫度低的爐壁而冷凝沉積，進而在爐壁上形成結塊。
爐壁上的結塊可能會影響爐況，使得高爐產出不佳。更甚者，結塊可能會掉落而破壞高爐中的設備，例如鼓風嘴。因此，需要一種高爐爐壁監測方法與系統來監測高爐爐壁上的結塊。
本發明之實施例提出一種高爐爐壁監測方法與系統，其可監測高爐爐壁上的結塊，再者也可進一步調整高爐的入料來減少/縮小高爐爐壁上的結塊。
根據本發明之一態樣，上述之高爐爐壁監測方法包含提供複數筆爐壁溫度資料，其中這些爐壁溫度資料係一對一地對應至複數個高爐爐壁區段；根據這些爐壁溫度資料來計算出這些高爐爐壁區段所對應之複數個結塊厚度值；判斷這些結塊厚度值之一者是否大於一預設厚度閥值；當上述結塊厚度值之一者大於預設厚度閥值時，計算此結塊厚度值之大於預設厚度閥值之一持續時間，並判斷此持續時間是否大於一預設持續時間閥值；以及當此持續時間大於預設持續時間閥值時，發出警示訊息。
在一些實施例中，上述之預設厚度閥值為1000毫米(mm)，預設持續時間閥值為6小時。
在一些實施例中，上述之高爐爐壁監測方法除了上述之步驟外，更包含：根據高爐之一熱負荷值以及一熱負荷持續時間來決定一佈角參數；以及根據佈角參數來控制高爐之佈料操作。
在一些實施例中，高爐之熱負荷值為高爐之爐腰(belly)的熱負荷值。
在一些實施例中，上述之佈角參數包含焦炭和鐵礦之佈料參數。
根據本發明之另一態樣，上述之高爐爐壁監測系統包含複數個溫度感測器以及高爐程控系統。溫度感測器設置於高爐之複數個高爐爐壁區段中，以提供複數筆爐壁溫度資料，其中這些爐壁溫度資料係一對一地對應至高爐爐壁區段。高爐程控系統係用以：接收爐壁溫度資料；根據爐壁溫度資料來計算出高爐爐壁區段所對應之複數個結塊厚度值；判斷這些結塊厚度值之一者是否大於預設厚度閥值；當上述結塊厚度值之一者大於預設厚度閥值時，計算此結塊厚度值之大於預設厚度閥值之一持續時間，並判斷此持續時間是否大於一預設持續時間閥值；以及當此持續時間大於預設持續時間閥值時，發出警示訊息。
在一些實施例中，上述之溫度感測器為熱電偶，預設厚度閥值為1000毫米，該預設持續時間閥值為6小時。
在一些實施例中，除了上述之步驟外，上述之高爐程控系統更用以：根據高爐之一熱負荷值以及一熱負荷持續時間來決定佈角參數；以及根據佈角參數來控制高爐之佈料操作。
在一些實施例中，高爐之一熱負荷值為高爐之爐腰的熱負荷值。
在一些實施例中，上述之佈角參數包含焦炭和鐵礦之佈料參數。
關於本文中所使用之『第一』、『第二』、…等，並非特別指次序或順位的意思，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。
請參照圖1，其係繪示根據本發明實施例之高爐爐壁監測系統的示意圖。高爐爐壁監測系統包含複數個溫度感測器110以及高爐程控系統120。溫度感測器110係設置於高爐130的複數個爐壁區段中。在本實施例中，溫度感測器110為熱電偶，其係埋設於高爐之爐壁中，以感測相應爐壁區段的溫度值。然而本發明之實施例並不受限於此。
高爐係依照高度將爐身分為複數個層S1~S8，而每個層又依照方向分為8個區段，例如東方區段、東南區段、南方區段等等。如此，整個高爐被分出8x8個區段，而溫度感測器110則設置於這64個區段中，以量測此64個區段的爐壁溫度值，並輸出相應的爐壁溫度資料至高爐程控系統120。然而，本發明之實施例並不受限於此。本發明實施例之高爐不受限於分為8層，也不受限於每層分出8個區段。本領域技術人員可根據實據需求來對高爐分層，以及對每個層分區，以量測這些區段的溫度值。
高爐程控系統120係用以接收溫度感測器110所傳送之爐壁溫度資料，並根據爐壁溫度資料來監測高爐爐壁的結塊狀況。
請參照圖2，其係繪示高爐程控系統120所進行之高爐爐壁監測方法200的流程示意圖。在高爐爐壁監測方法200中，首先進行步驟210，以接收溫度感測器110所傳送之複數筆爐壁溫度資料。每筆爐壁溫度資料包含相應之高爐爐壁區段的溫度值。然後，進行步驟220，以根據上述之爐壁溫度資料來計算出高爐爐壁區段所對應之複數個結塊厚度值。在本發明之一實施例中，高爐程控系統120可應用使用者介面來顯示高爐爐壁區段對應的結塊厚度值，如圖3所示。在圖3中，高爐爐壁區段係以方塊S101~S108、方塊S201~S208、方塊S301~S308、方塊S401~S408、方塊S501~S508、方塊S601~S608、方塊S701~S708、方塊S801~S808來表示。
方塊S101~S108係代表高爐第一層S1在八個方向的八個爐壁區段。如之前所述，此八個爐壁區段中埋設有溫度感測器110，以感測第一層S1之八個爐壁區段的溫度值，並將其回傳至高爐程控系統120，以便高爐程控系統120計算出相應的結塊厚度值。
方塊S201~S208係代表高爐第二層S2在八個方向的八個爐壁區段。如之前所述，此八個爐壁區段中埋設有溫度感測器110，以感測第二層S2之八個爐壁區段的溫度值，並將其回傳至高爐程控系統120，以便高爐程控系統120計算出相應的結塊厚度值。
方塊S301~S308係代表高爐第三層S3在八個方向的八個爐壁區段。如之前所述，此八個爐壁區段中埋設有溫度感測器110，以感測第三層S3之八個爐壁區段的溫度值，並將其回傳至高爐程控系統120，以便高爐程控系統120計算出相應的結塊厚度值。
方塊S401~S408係代表高爐第四層S4在八個方向的八個爐壁區段。如之前所述，此八個爐壁區段中埋設有溫度感測器110，以感測第四層S4之八個爐壁區段的溫度值，並將其回傳至高爐程控系統120，以便高爐程控系統120計算出相應的結塊厚度值。
方塊S501~S508係代表高爐第五層S5在八個方向的八個爐壁區段。如之前所述，此八個爐壁區段中埋設有溫度感測器110，以感測第五層S5之八個爐壁區段的溫度值，並將其回傳至高爐程控系統120，以便高爐程控系統120計算出相應的結塊厚度值。
方塊S601~S608係代表高爐第六層S6在八個方向的八個爐壁區段。如之前所述，此八個爐壁區段中埋設有溫度感測器110，以感測第六層S6之八個爐壁區段的溫度值，並將其回傳至高爐程控系統120，以便高爐程控系統120計算出相應的結塊厚度值。
方塊S701~S708係代表高爐第七層S7在八個方向的八個爐壁區段。如之前所述，此八個爐壁區段中埋設有溫度感測器110，以感測第七層S7之八個爐壁區段的溫度值，並將其回傳至高爐程控系統120，以便高爐程控系統120計算出相應的結塊厚度值。
方塊S801~S808係代表高爐第八層S8在八個方向的八個爐壁區段。如之前所述，此八個爐壁區段中埋設有溫度感測器110，以感測第八層S8之八個爐壁區段的溫度值，並將其回傳至高爐程控系統120，以便高爐程控系統120計算出相應的結塊厚度值。
在圖3中，高爐程控系統120係以不同的顏色漸層變化來表示不同的結塊厚度值。例如，當結塊厚度值在400毫米(mm)以下時，以較深的顏色，例如深綠色表示。又例如，當結塊厚度超過400毫米，但在460毫米以下時，以稍微淺一點的顏色，例如稍微淺一點的綠色表示。再例如，當結塊厚度超過460毫米，但在520毫米以下時，以更淺一點的顏色，例如更淺一點的綠色表示。在本實施例中，顏色漸層的變化係以60毫米為單位來進行，但本發明之實施例並不受限於此。
在一些實施例中，方塊S101~S808也可顯示相應高爐區段的結塊厚度值。本發明之實施例並不受限於此。
請回到圖2，在步驟230中，判斷上述結塊厚度值之一者是否大於一預設厚度閥值。當結塊厚度值之一者大於預設厚度閥值時，進行步驟240，以計算此結塊厚度值之一者大於預設厚度閥值之一持續時間。例如，當一結塊厚度值於一時間點開始大於預設厚度閥值時，便會開始進行時間累計，以計算出此結塊厚度值大於預設厚度閥值之持續時間。
然後，進行步驟250，以判斷此結塊厚度值大於預設厚度閥值之持續時間是否大於一預設持續時間閥值。當結塊厚度值大於預設厚度閥值之持續時間大於預設持續時間閥值時，進行步驟260，以發出警示訊息。
在本實施例中，此預設厚度閥值為1000毫米，預設持續時間閥值為6小時。當高爐區段的結塊厚度值超過1000毫米，且滿足6小時的持續時間條件時，高爐程控系統120便會發出警示訊息，例如文字訊息、燈光訊息或是顏色訊息。如圖3所示，當方塊S202、S203以及S303所對應之高爐區段的結塊厚度值超過1000毫米，且滿足6小時的持續時間條件時，高爐程控系統120可以閃光或者在方塊邊框上加上特定色彩的方式來顯示方塊S202、S203以及S303，以提出警示。如此，當高爐程控人員觀察到有方塊開始閃光或是有特定色彩邊框時，可清楚地了解到高爐中有部分區段具有超過標準的結塊厚度值。然而，本發明之實施例並不受限此。
在一些實施例中，亦可針對超過結塊預設厚度閥值的高爐區段進行相應的處理，例如調整高爐的入料，以減少/縮小高爐爐壁上的結塊。例如，計算高爐之一熱負荷值，並根據熱負荷值以及熱負荷持續時間來提供不同的佈角參數，以控制高爐的佈料操作來消除結塊。
請參照圖4，其係繪示高爐程控系統120在不同熱負荷狀況下，對高爐進行不同的佈料操作。例如，高爐程控系統120會計算高爐爐腰(belly)的熱負荷值，根據所設定之熱負荷區間及持續時間，系統會依滿足之條件自動指引所設定之佈角參數。高爐爐腰的熱負荷值可透過，例如高爐冷卻水的資訊(水溫、流量等)來計算獲得。如圖4所示，在本實施例中，提供1~6號共6個不同的佈角參數組來控制高爐的佈料操作，其中不同的佈角參數組包含不同的焦炭/鐵礦之佈料參數。具體而言，每組佈料參數包含係焦炭/鐵礦的佈料圈數，其係對應至1~12種佈料位置(根據佈料槽角度決定)。例如，在第1號佈料參數組中，對應至第2種佈料位置之焦炭佈料圈數為4圈，而對應至第2種佈料位置之鐵礦佈料圈數為3圈。又例如，在第1號佈料參數組中，對應至第5種佈料位置之焦炭佈料圈數為2圈，而對應至第5種佈料位置之鐵礦佈料圈數為2圈。第1~6號佈角參數組可對應至不同的高爐通風性。具體而言，通風性由高至低排列為：第6號、第5號、第4號、第3號、第2號以及第1號。其中，第6號佈角參數組具有較高的周邊通風性(較強的周邊氣流)，有利於消除爐壁上的結塊。此係因為焦炭被佈置在外邊的位置，焦炭具有較大的粒徑及結構強度較高。
如圖4所示，當高爐爐腰的熱負荷值小於600百萬卡/小時(MCal/h)時，且持續時間超過2或4小時以上，高爐程控系統120設定第6號佈料參數組來控制高爐的佈料操作。當高爐爐腰的熱負荷值介於600MCal/h至700MCal/h之間時，且持續時間超過2或8小時以上，高爐程控系統120設定第5號佈料參數組來控制高爐的佈料操作。當高爐爐腰的熱負荷值介於700MCal/h至1200MCal/h之間時，且持續時間超過4或8小時以上，高爐程控系統120設定第4號佈料參數組來控制高爐的佈料操作。當高爐爐腰的熱負荷值介於1200MCal/h至1700MCal/h之間時，且持續時間超過6或8小時以上，高爐程控系統120設定第3號佈料參數組來控制高爐的佈料操作。當高爐爐腰的熱負荷值介於1700MCal/h至2200MCal/h之間時，且持續時間超過4或8小時以上，高爐程控系統120設定第2號佈料參數組來控制高爐的佈料操作。
值得一提的是，當高爐爐腰的熱負荷值大於 2200MCal/h，且持續時間超過2小時(但未超過4小時)之時，高爐程控系統120設定第2號佈料參數組來控制高爐的佈料操作。當持續時間超過4小時之時，高爐程控系統120設定第1號佈料參數組來控制高爐的佈料操作。
由上述說明可知，本發明實施例之高爐爐壁監測方法與系統係透過量測高爐爐壁的溫度來監控高爐爐壁結塊的狀況並及時提供警示給高爐操作人員。再者，本發明實施例之高爐爐壁監測方法與系統也可設定不同的佈料參數來控制高爐的佈料操作，以不同的焦炭/鐵礦配置來調整高爐內的通風性，以控制高爐爐壁的結塊大小，以避免爐壁上的結塊影響爐高爐產出不佳或破壞高爐中的設備。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
110:溫度感測器
120:高爐程控系統
130:高爐
200:高爐爐壁監測方法
210~260:步驟
S1~S8:層
S101~S808:方塊
圖1係繪示根據本發明實施例之高爐爐壁監測系統的示意圖。
圖2係繪示根據本發明實施例之高爐程控系統所進行之高爐爐壁監測方法的流程示意圖。
圖3係繪示根據本發明實施例之顯示結塊厚度的方塊示意圖。
圖4係繪示根據本發明實施例之高爐佈角參數的示意圖。
無
200:高爐爐壁監測方法
210~260:步驟
Claims (10)
- 一種高爐爐壁監測方法，包含： 提供複數筆爐壁溫度資料，其中該些爐壁溫度資料係一對一地對應至複數個高爐爐壁區段； 根據該些爐壁溫度資料來計算出該些高爐爐壁區段所對應之複數個結塊厚度值； 判斷該些結塊厚度值之一者是否大於一預設厚度閥值； 當該些結塊厚度值之該者大於該預設厚度閥值時，計算該些結塊厚度值之該者大於該預設厚度閥值之一持續時間，並判斷該持續時間是否大於一預設持續時間閥值；以及 當該持續時間大於該預設持續時間閥值時，發出一警示訊息。
- 如請求項1所述之高爐爐壁監測方法，其中該預設厚度閥值為1000毫米(mm)，該預設持續時間閥值為6小時。
- 如請求項1所述之高爐爐壁監測方法，更包含： 根據該高爐之一熱負荷值以及一熱負荷持續時間來決定一佈角參數；以及 根據該佈角參數來控制該高爐之佈料操作。
- 如請求項3所述之高爐爐壁監測方法，其中該高爐之該熱負荷值為該高爐之爐腰(belly) 的熱負荷值。
- 如請求項3所述之高爐爐壁監測方法，其中該佈角參數包含焦炭和鐵礦之佈料參數。
- 一種高爐爐壁監測系統，包含： 複數個溫度感測器，設置於該高爐之複數個高爐爐壁區段中，以提供複數筆爐壁溫度資料，其中該些爐壁溫度資料係一對一地對應至該些高爐爐壁區段；以及 一高爐程控系統，用以： 接收該些爐壁溫度資料； 根據該些爐壁溫度資料來計算出該些高爐爐壁區段所對應之複數個結塊厚度值； 判斷該些結塊厚度值之一者是否大於一預設厚度閥值； 當該些結塊厚度值之該者大於該預設厚度閥值時，計算該些結塊厚度值之該者大於該預設厚度閥值之一持續時間，並判斷該持續時間是否大於一預設持續時間閥值；以及 當該持續時間大於該預設持續時間閥值時，發出一警示訊息。
- 如請求項6所述之高爐爐壁監測系統，其中該些溫度感測器為熱電偶，該預設厚度閥值為1000毫米，該預設持續時間閥值為6小時。
- 如請求項6所述之高爐爐壁監測系統，其中該高爐程控系統更用以： 根據該高爐之一熱負荷值以及一熱負荷持續時間來決定一佈角參數；以及 根據該佈角參數來控制該高爐之佈料操作。
- 如請求項8所述之高爐爐壁監測系統，其中該高爐之該熱負荷值為該高爐之爐腰(belly) 的熱負荷值。：
- 如請求項8所述之高爐爐壁監測系統，其中該佈角參數包含焦炭和鐵礦之佈料參數。
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| TW110123679A TWI776567B (zh) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | 高爐爐壁監測方法與系統 |
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